DE19843551B4 - Vorrichtung zum Messen von Druckdifferenzen - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (1) zum Messen von Druckdifferenzen mit einem Druckwandlerelement (2), das die Druckdifferenz in eine Auslenkung (13) wandelt, einer mechanischen Anzeigeeinrichtung (5, 6), die mittels einer Koppeleinrichtung (8, 9) mit dem Druckwandlerelement (2) gekoppelt ist, und einem an der Koppeleinrichtung (8, 9) angeordneten Wandlermittel (3, 4), das die Auslenkung (13) in ein elektrisches Signal wandelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (8, 9) um eine Drehachse (7) drehbar angelenkt ist und daß das Wandlermittel (3, 4) an der Drehachse (7) der Koppeleinrichtung (8, 9) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Druckdifferenzen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 39 28 038 A1 ist ein Differenzdruckgeber bekannt, bei dem eine einseitig fest eingespannte Blattfeder als Koppeleinrichtung zwischen einer Membran und einer mechanischen Anzeigeeinrichtung dient. Beabstandet von der Einspannung der Blattfeder sind als Wandlermittel Dehnungsmeßstreifen angeordnet, welche die Verformung der Blattfeder in ein elektrisches Signal wandeln.
  • Derartige Vorrichtungen sind auch unter den Gattungsbegriffen Druckaufnehmer, Drucksensoren usw. bekannt. Eine Übersicht über die Verfahren der Druckmeßtechnik, geeignete Verformungskörper für Drucksensoren sowie Kenngrößen und Entwurfskriterien für Drucksensoren gibt Pfeifer/Werthschützky: Drucksensoren, 1. Aufl., Berlin: Verl. Technik, 1989, ISBN 3-341-00660-5. Demgemäß kommen als die Druckdifferenz in eine Auslenkung wandelnde Druckwandlerelemente u. a. Kreis-, Kreisring- und Rechteckplatten, Membranen, Platten- und Kapselfedern, Rohrverformungskörper, Wellplatten, Wellrohrverformungskörper und BOURDON-Federn in Betracht. Druckaufnehmer mit einem elektrischen Ausgangssignal unter Verwendung von BOURDON-Federn sind aus der DE 37 40 569 C2 und der US 3,247,716 bekannt.
  • Für die Wandlung der Auslenkung in ein elektrisches Signal kommen u. a. elektromechanische Wandlermittel, beispielsweise ein Drahtpotentiometer, oder elektronische Wandlermittel in Betracht, beispielsweise magnetische, elektromagnetische, piezoelektrische, piezoresistive und optische Wandlermittel bzw. Sensoren in Betracht. Die Wandlermittel sind dabei in unmittelbarer Nähe des Druckwandlerelementes angeordnet. Einen Überblick über die verfügbaren mikroelektronischen Sensoren geben Ahlers/Waldmann: Mikroelektronische Sensoren, 1. Aufl., Berlin: Verl. Technik, 1990, ISBN 3-341-00514-5. Aus der DE 88 03 483 U1 ist ein Differenzdruckmeßgerät bekannt, das durch Zusammenwirken eines am Zeiger einer Anzeigeeinrichtung festgelegten Gewichtsausgleiches mit einem sogenannten Schlitzinitiator bei Über- und/oder Unterschreiten einer vorgebbaren Zeigerstellung ein elektrisches Signal abgibt.
  • Das elektrische Meßwertsignal kann, gegebenenfalls nach einer entsprechenden Verstärkung, Signalaufbereitung und/oder Kompensation, weiterverarbeitet und parallel oder alternativ zu einer mechanischen durch eine elektrische oder elektronische Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Die mechanische Anzeigeeinrichtung besteht in der Regel aus einem Zeigerwerk, wobei der Dreh- oder Schwenkbereich des Zeigers an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt sein kann.
  • Im Stand der Technik ist beispielsweise ein Magnetfeld- oder HALL-Sensor gegenüber einem an einer BOURDON-Feder als Druckwandlerelement befestigten Permanentmagneten angeordnet. Bei einer Druckbeaufschlagung von Δp wird die BOURDON-Feder um einen Betrag Δx ausgelenkt und die elektrische Ausgangsspannung ändert sich um einen Betrag ΔU entsprechend einer 1/xa-Charakteristik, mit a ε R.
  • Der zu messende Druck wird in der Regel gegenüber einem Referenzdruck, beispielsweise gegenüber dem Druck Null (Vakuum) oder dem Atmosphärendruck (ca. 1.000 hPa) bestimmt, d. h. es wird die Druckdifferenz zu dem Referenzdruck bestimmt.
  • Bei den bekannten Vorrichtungen ist von Nachteil, daß die Wandlung der Auslenkung in ein elektrisches Signal in der Regel nur geringe und dadurch störempfindliche Signalgrößen hervorbringt. Darüber hinaus ist die Linearität zwischen dem elektrischen Ausgangssignal und der Eingangsgröße Druck bzw. Druckdifferenz nur in einem eingeschränkten Druckbereich in ausreichendem Maße gegeben, wodurch letztlich die Auflösung der Vorrichtung begrenzt ist.
  • Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen von Druckdifferenzen bereitzustellen, die unabhängig vom Typ des Druckwandlerelements ein großes elektrisches Ausgangssignal bereitstellt bei gleichzeitig hoher Linearität zwischen der zu messenden Druckdifferenz und dem elektrischen Ausgangssignal. Darüber hinaus soll die Vorrichtung in einer kleinen Baugröße realisierbar und kostengünstig herstellbar sein.
  • Das Problem wird durch die im Anspruch 1 offenbarte Vorrichtung gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 löst die zugrunde liegende Aufgabe dadurch, daß das Wandlermittel an der Koppeleinrichtung angeordnet ist.
  • Da durch die Koppeleinrichtung vorzugsweise eine mechanische Linearisierung des Zusammenhanges zwischen der Auslenkung des Druckwandlerelementes und des zu messenden Druckes erfolgt, wird vorteilhaft die Linearität des elektrischen Signals erhöht. Darüber hinaus kann durch die Anordnung des Wandlermittels an der Koppeleinrichtung die Baugröße der Vorrichtung insgesamt reduziert werden. Die Wandlermittel können dabei ein- oder mehrteilig sein. Soweit die Wandlermittel mehrteilig sind, ist mindestens ein Teil an der Koppeleinrichtung angeordnet oder an dieser festlegbar.
  • Durch das Vorsehen einer um eine Drehachse drehbaren Koppeleinrichtung und einer Anordnung des Wandlermittels an der Drehachse wird die ursprünglich im wesentlichen lineare Auslenkung des Druckwandlerelementes in eine Schwenk- oder Drehbewegung der Koppeleinrichtung gewandelt, vorzugsweise mit einer vorgeschalteten mechanischen Linearisierung, so daß besonders einfach eine Wandlung der (Dreh-)Auslenkung der Koppeleinrichtung in ein elektrisches Signal mit einem vergleichsweise hohen elektrischen Signalpegel erfolgt. Vorzugsweise weist das Wandlermittel mindestens ein Teil auf, das derart an der Drehachse angeordnet ist, daß es zusammen mit der Koppeleinrichtung um die Drehachse dreht.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, daß ein HALL-Sensor, bei dem ein durch den Permanentmagneten erzeugtes Magnetfeld eine Kraft auf Ladungsträger ausübt, vergleichsweise hohe Signalpegel bei geringer Störempfindlichkeit und insbesondere geringer Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen aufweist. Der Einsatz von Halbleiter-HALL-Sensoren mit kleiner Baugröße ist besonders vorteilhaft.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil, daß der Permanentmagnet verhältnismäßig einfach und exakt auf der Drehachse der Koppeleinrichtung anzuordnen ist, und daß der HALL-Sensor vorzugsweise direkt in eine gegenüber der drehbaren Koppeleinrichtung mit einem Gehäuse oder einem Druckanschlußstutzen der Vorrichtung ortsfest verbundenen Platine mit weiteren elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen eingelötet werden kann und daß der Abstand zwischen dem Permanentmagneten und dem HALL-Sensor exakt eingestellt werden kann und vorzugsweise klein ist.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 4 hat den Vorteil, daß durch das Vorsehen einer kreiszylindrischen Bauform für den zusammen mit der Koppeleinrichtung drehbaren Permanentmagneten der Abstand zwischen dem Permanentmagneten und dem HALL-Sensor auch bei beliebiger Druckbeaufschlagung und damit verbundener Drehbewegung konstant (klein) ist. Die typischen Drehbereiche für den Permanentmagneten betragen beispielsweise 15° bis 30°.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 5 hat den Vorteil, daß durch die magnetische Polarisation des Permanentmagneten nicht oder nicht ausschließlich in axialer Richtung, sondern auch oder ausschließlich in Umfangsrichtung die Ausrichtung von Permanentmagnet und HALL-Sensor so gewählt werden kann, daß in einer Mittenstellung der mechanischen Anzeigeeinrichtung der HALL-Sensor vorzugsweise gegenüber dem Übergang zweier magnetisch unterschiedlich polarisierter Sektoren des Permanentmagneten liegt. Ausgehend von dieser Mittenstellung besteht eine große Linearität des Zusammenhangs zwischen dem Drehwinkel des Permanentmagneten und der Signalspannung des HALL-Sensors. Dadurch wird die Linearität zwischen dem Druck-Eingangssignal und dem elektrischen Ausgangssignal weiter erhöht. Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch Wenden des Permanentmagneten um eine zu seiner Längsachse senkrecht stehenden Achse um 180° die Anordnung der zwei magnetischen Sektoren gegenüber dem HALL-Sensor vertauscht und damit das Ausgangssignal des HALL-Sensors invertiert werden kann.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 6 hat den Vorteil, daß durch die Anordnung des Permanentmagneten an der Drehachse der Koppeleinrichtung einfach und präzise ein geringer Abstand zwischen Permanentmagnet und HALL-Sensor eingestellt werden kann, der ein großes und lineares Ausgangssignal zur Folge hat. Die Längsachse des Permanentmagneten fällt dabei mit der Drehachse der Koppeleinrichtung zusammen.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 7 hat den Vorteil, daß durch die Verwendung einer BOURDON-Feder eine kostengünstige, präzise und langzeitstabile Wandlung der Druckdifferenz in eine Auslenkung gewährleistet ist. Die BOURDON-Feder kann jeden geeigneten Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise weist die BOURDON-Feder einen flachovalen, spitzovalen oder anderen, von der exakt runden Form abweichenden Querschnitt auf.
  • Die geometrischen Abmessungen sowie das verwendete Material und dessen Dicke sind an den Druckbereich und die jeweilige Anwendung angepaßt. Darüber hinaus kann die BOURDON-Feder je nach Druckbereich eine unvollständige oder mehrere vollständige Windungen aufweisen. Anstelle der BOURDON-Feder kann insbesondere auch eine Platten- oder eine Kapselfeder eingesetzt werden.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 8 hat den Vorteil, daß Anzeigevorrichtungen mit einem drehbaren Zeiger kostengünstig herstellbar sind und gleichzeitig eine gute Ablesbarkeit und eine für viele Anwendungsfälle ausreichende Ablesegenauigkeit bereitstellen.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 9 hat den Vorteil, daß durch die Zweiteilung der Koppeleinrichtung in ein drehbares Drehelement und ein dieses mit dem Druckwandlerelement koppelndes Verbindungsstück eine einfach mechanische Kalibrierung der Vorrichtung sowie eine mechanische Vorlinearisierung bezüglich des Zusammenhangs zwischen Druckbeaufschlagung und mechanischer Anzeigeeinrichtung realisierbar ist. Das Drehelement kann beispielsweise als um die Drehachse drehbarer zweiarmiger Hebel ausgestaltet sein, an dessen einem Ende das Verbindungselement festgelegt ist und an dessen anderem Ende eine Verbindung zu der mechanischen Anzeigevorrichtung vorgesehen ist.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 10 hat den Vorteil, daß durch die Einstellbarkeit des wirksamen Hebelarms des Verbindungselementes eine mechanische Vorlinearisierung des Zusammenhanges zwischen dem zu messenden Druck und der Drehbewegung des Drehelementes bzw. der mechanischen Anzeigeeinrichtung mit einfachen Mitteln zuverlässig und kostengünstig realisiert ist. Eine stufenlose Einstellbarkeit kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß das Verbindungselement in einer von der Drehachse im wesentlichen radial ausgehenden Nut oder einem entsprechendem Schlitz des Drehelementes stufenlos festlegbar ist, beispielsweise durch eine Schraubverbindung stufenlos festklemmbar ist. Der Schlitz bzw. die Nut kann ausgehend von der Drehachse insbesondere keinen geradlinigen radialen Verlauf, sondern beispielsweise die Form eines Kreisbogens aufweisen. Der Radius des Kreisbogens kann dabei an die erforderliche oder gewünschte Vorlinearisierung angepaßt sein. Beispielsweise kann der Radius ungefähr dem Radius der BOURDON-Feder entsprechen.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 11 hat den Vorteil, daß durch die vorzugsweise stufenlos einstellbare Länge des Verbindungselementes eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Kalibrierung der Vorrichtung gegeben ist. Die stufenlose Längeneinstellung kann grundsätzlich durch eine Vielzahl aus dem Stand der Technik hierfür bekannten Lösungen realisiert werden. Vorzugsweise ist gemäß der Ausführungsart nach Anspruch 12 zwischen den Enden des Verbindungselementes eine beispielsweise mit einer Zange leicht verformbare Öse vorgesehen. Durch Reduzieren oder gegebenenfalls Vergrößern der effektiven lichten Weite der Öse kann die Länge des Verbindungselementes stufenlos eingestellt werden. Diese Lösung bietet bei geringem Aufwand eine kostengünstige, einfach durchzuführende und dauerhafte Kalibriermöglichkeit bezüglich der Linearität für die Vorrichtung.
  • Alternativ hierzu kann auch eine automatische Meßvorrichtung zum Bestimmen des Auslenkverhaltens des Druckwandlerelements mit einer nachgeschalteten Bearbeitungseinheit vorgesehen werden, die entsprechend den Meßwerten und den Steuersignalen von der Meßvorrichtung das Verbindungselement entsprechend ablängt und/oder an der entsprechenden Stelle ein Befestigungsloch erzeugt.
  • Die besondere Ausführungsart gemäß Anspruch 13 hat den Vorteil, daß durch das an der Koppeleinrichtung, vorzugsweise dem Drehelement vorgesehenen Segment eines Zahnkranzes, der in ein an einer Zeigerachse der mechanischen Anzeigeeinrichtung festgelegtes Zahnrad eingreift, eine Getriebeübersetzung derart realisiert werden kann, daß gemäß der besonderen Ausführungsart nach Anspruch 14 das Übersetzungsverhältnis der Drehbewegungen Koppeleinrichtung bzw. Drehelement : Zeigerachse zwischen 1 : 10 und 1 : 20 beträgt, so daß eine Drehbewegung der Koppeleinrichtung zwischen 15° und 30° in eine Drehbewegung beispielsweise eines Zeigers der mechanischen Anzeigeeinrichtung von etwa 250° bis 300°, insbesondere 270° übersetzt wird. Vorzugsweise ist die Koppeleinrichtung als um die Drehachse drehbarer zweiarmiger Hebel ausgeführt, wobei – wie vorstehend beschrieben – an einem Hebelarm das Verbindungselement zum Druckwandlerelement festlegbar ist und an dem zweiten Hebelarm das Zahnkranzsegment angeordnet ist, vorzugsweise in Form von aneinandergereihten und in Bezug auf die Drehachse radial abstehenden Zähnen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
  • 2 zeigt die Vorrichtung der 1 mit abgenommener Platine,
  • 3 zeigt eine Aufsicht und einen Schnitt durch den Permanentmagneten,
  • 4 zeigt den gemessenen Verlauf der magnetischen Induktion B in Abhängigkeit des Drehwinkels α, und
  • 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Messen von Druckdifferenzen mit einem Druckwandlerelement in Form einer BOURDON-Feder 2, einem einen HALL-Sensor 3 und einen Permanentmagneten 4 umfassendes Wandlermittel, das die Auslenkung der BOURDON-Feder 2 in ein elektrisches Signal wandelt, und einer mechanischen Anzeigeeinrichtung in Form eines Zeigers 5 und einer Skala 6, die mittels einer Koppeleinrichtung 8, 9 mit der BOURDON-Feder 2 gekoppelt ist. Die Koppeleinrichtung 8, 9 umfaßt dabei ein um eine Drehachse 7 drehbares Drehelement 8 und ein dieses mit der BOURDON-Feder 2 koppelndes Verbindungselement 9. Der HALL-Sensor 3 ist auf einer Platine 10 angeordnet, die gegebenenfalls weitere elektrische und/oder elektronische Bauelemente enthält. Durch ein Loch in der Platine 10 ragt der in Umfangsrichtung diametral magnetisch polarisierte und auf der Drehachse 7 des Drehelements 8 sitzende Permanentmagnet 4, und ist dadurch gegenüber dem HALL-Sensor 3 positioniert. Die Skala 6 ist auf einer nicht dargestellten Skalenscheibe aufgebracht, die zwischen Zeiger 5 und Platine 10 angeordnet ist.
  • Bei einer Druckbeaufschlagung am ein Außengewinde 11 aufweisenden Anschlußstutzen 12 kommt es zu einer Auslenkung der BOURDON-Feder 2 entsprechend dem Doppelpfeil 13 und damit zu einer Drehbewegung des Drehelements 8 entsprechend dem Doppelpfeil 14. Dadurch kommt es auch zu einer Drehbewegung des Permanentmagneten 4 entsprechend dem Doppelpfeil 15. Die Drehbewegung des Permanentmagneten 4 verursacht eine Änderung des elektrischen Signals des HALL-Sensors 3, die als Signal für die Druckbeaufschlagung ausgewertet werden kann. Die Anschlußverbindung kann mittels einer Dichtung, beispielsweise einer O-Ringdichtung, oder durch den Einsatz von einem Dichtgewinde gegenüber der Umgebung abgedichtet sein.
  • Der Abstand zwischen dem HALL-Sensor 3 und dem Permanentmagneten 4 ist vorzugsweise so klein, wie er sich fertigungstechnisch vernünftig realisieren läßt. Diese Abstand liegt beispielsweise im Bereich zwischen 0,5 und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 2 mm. Bei einem durch den HALL-Sensor 3 fließenden Strom von 3,5 mA ergibt sich eine maximaler Hub für die Signalspannung von 50 mV, der im Rahmen einer Signalaufbereitung beispielsweise in ein Stromsignal von 0 oder 4 bis 20 mA gewandelt wird. In der dargestellten Mittenstellung des Zeigers 5 in Bezug auf die Skala 6 befindet sich der Permanentmagnet 4 in einer Position, daß der Übergang zwischen den unterschiedlich magnetisch polarisierten Sektoren gegenüber dem HALL-Sensor 3 liegt. Der Drehbereich des Permanentmagneten ausgehend von dieser Mittenstellung beträgt in beide Richtungen zwischen 7,5° und 15°.
  • Der Drehbereich kann auch asymmetrisch sein, d. h. der Drehbereich kann in eine Richtung etwa 10° und in die andere Richtung etwa 20° betragen.
  • In diesem Fall entspricht die Mittenposition des Zeigers 5 in Bezug auf die Skala 6 nicht der in 1 dargestellten Position des Permanentmagneten 4 in Bezug auf den HALL-Sensor 3.
  • Die 2 zeigt die Vorrichtung der 1 mit abgenommener Platine 10. Das Verbindungselement 9 ist an einem ersten Ende 9a an der BOURDON-Feder 2 angelenkt. Das zweite Ende 9b ist mittels einer Schraube in einem Schlitz 8b eines ersten Hebelarmes 8a des zweiarmigen Drehelementes 8 stufenlos einstellbar festgelegt. Das Verbindungselement 9 weist weiterhin eine beispielsweise mit einer Zange leicht verformbare Öse 9c für die Einstellung der effektiven Länge zwischen der BOURDON-Feder 2 und dem Drehelement 8 auf. Durch diese Längeneinstellung kann insbesondere die mechanische Anzeigeeinrichtung bezüglich der Linearität kalibriert werden. Durch den gekrümmten Verlauf des Schlitzes 8b und die Festlegung des zweiten Endes 9b innerhalb des Schlitzes 8b kommt es zu einer mechanischen Vorlinearisierung des Zusammenhanges zwischen Druckdifferenz und Auslenkung.
  • Die Kalibrierung erfolgt durch die Einstellung der Länge des Verbindungselements 9 und durch den Abstand des mit einer Befestigungsschraube versehenen zweiten Endes 9b vom Drehpunkt 7. Dabei wird durch die Länge des Verbindungselements 9 vorzugsweise die Linearisierung beeinflußt. Für eine vollständige Kalibrierung sind beide Längeneinstellungen erforderlich.
  • Der zweite Hebelarm 8c trägt an seinem von der Drehachse 7 fernen Ende ein Zahnkranzsegment 16 mit aneinandergereihten und in Bezug auf die Drehachse 7 radial abstehenden Zähnen 17, die in ein entsprechendes, an der Drehachse 18 des Zeigers 5 angeordnetes Zahnrad 19 eingreifen. Das Zahnradsegment 16 und das Zahnrad 19 realisieren ein Übersetzungsverhältnis der Drehbewegungen Drehelement 8 : Zeiger 5 von etwa 1 : 15.
  • Die 3 zeigt eine Aufsicht und einen Schnitt durch den vorzugsweise zu verwendenden Permanentmagneten 4, der die Form eines Hohlzylinders aufweist. Alternativ hierzu kann der Permanentmagnet 4 auch die Form eines Vollzylinders aufweisen. Grundsätzlich könnte anstelle eines Permanentmagneten 4 auch ein Elektromagnet eingesetzt werden. In der Aufsicht der linken Bildhälfte der 3 ist die diametrale Magnetisierung in einen Nordpol 22 und einen gegenüberliegenden Südpol 23 dargestellt.
  • Die mit der Drehachse 7 zusammenfallende Längsachse 21 des Permanentmagneten 4 steht in der linken Bildhälfte senkrecht zur Zeichenebene. In der in der 1 dargestellten Mittenstellung des Zeigers in Bezug auf die Skala 6, ist die Position des Permanentmagneten 4 gerade so, daß der Übergang zwischen Nord- und Südpol genau gegenüber dem HALL-Sensor 3 liegt. Diese Winkellage ist mit α = 0 gekennzeichnet.
  • Der Drehbereich Δα des Permanentmagneten 4 beträgt beispielsweise zwischen 15° und 30°. Er kann auch asymmetrisch sein, beispielsweise können die Endpunkte bei α1 = –10° und α2 = +20° liegen.
  • Anstelle des einfach diametral magnetisierten Magneten, der keine axiale Polarisation aufweist, können auch mehrfach sektorenförmig magnetisierte Magneten, gegebenenfalls mit zusätzlicher axialer Polarisation eingesetzt werden. Der Magnet 4 kann dabei als Voll- oder Hohlzylinder ausgeführt sein.
  • Im Falle eines Hohlzylinders kommt auch eine Anordnung des HALL-Sensors 3 im Inneren des Hohlzylinders in Betracht. In jedem Fall kann der HALL-Sensor nicht – wie dargestellt – gegenüber der Umfangsfläche des Magneten 4 angeordnet werden, sondern alternativ dazu auch gegenüber einer Boden- oder Deckfläche des zylindrischen Magneten 4.
  • Grundsätzlich kommt auch ein Vertauschen der Positionen des HALL-Sensors 3 und des Permanentmagneten 4 in Betracht, d. h. der HALL-Sensor 3 könnte drehbar auf der Drehachse 7 des Drehelementes 8 angeordnet sein, während der Permanentmagnet 4 ortsfest angeordnet ist. Dabei wäre es besonders vorteilhaft, wenn der HALL-Sensor 3 in einem linearen Magnetfeld bewegt wird. Dieses könnte beispielsweise durch einen Hufeisenmagnet bereitgestellt werden, der den HALL-Sensor 3 gabelförmig umgreift.
  • Die 4 zeigt den gemessenen, die Form einer Sinuskurve aufweisenden Verlauf der magnetischen Induktion B in Abhängigkeit des Drehwinkels α.
  • Im Bereich –20° ≤ α ≤ +20° ist der Zusammenhang zwischen magnetischer Induktion B und Drehwinkel α in guter Näherung linear. Außerdem ist die Steigung in diesem Bereich maximal. Dies führt zu einem hohen elektrischen Ausgangssignal des HALL-Sensors 3 bei gleichzeitig hoher Linearität. Die Werte für die magnetische Induktion erreichen in den Winkellagen ±90° Maximalwerte von etwa 290 mT. Dieser Wert ist abhängig vom eingesetzten magnetischen Wertstoff und vom Abstand des HALL-Sensors 3 zum Magneten 4.
  • Die 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 101 zum Messen von Druckdifferenzen. Die BOURDON-Feder 102 weist in diesem Fall etwa 2¾ Windungen auf. Die Verbindung zwischen der BOURDON-Feder 102 und der nur teilweise dargestellten, um die Drehachse 107 drehbaren Koppeleinrichtung 108 erfolgt mittels einer gekrümmten Verbindungsstange 120. Derartige Vorrichtungen mit mehrfach gewundenen BOURDON-Federn 102 sind insbesondere für den Einsatz im Hochdruckbereich geeignet.

Claims (14)

  1. Vorrichtung (1) zum Messen von Druckdifferenzen mit einem Druckwandlerelement (2), das die Druckdifferenz in eine Auslenkung (13) wandelt, einer mechanischen Anzeigeeinrichtung (5, 6), die mittels einer Koppeleinrichtung (8, 9) mit dem Druckwandlerelement (2) gekoppelt ist, und einem an der Koppeleinrichtung (8, 9) angeordneten Wandlermittel (3, 4), das die Auslenkung (13) in ein elektrisches Signal wandelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (8, 9) um eine Drehachse (7) drehbar angelenkt ist und daß das Wandlermittel (3, 4) an der Drehachse (7) der Koppeleinrichtung (8, 9) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlermittel (3, 4) einen Permanentmagneten (4) und einen HALL-Sensor (3) umfaßt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (4) auf der Drehachse (7) der Koppeleinrichtung (8, 9) und mit dieser verdrehbar angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (4) eine kreiszylindrische Bauform mit einer mit einer Drehachse (7) der Koppeleinrichtung (8, 9) zusammenfallenden Zylinderachse (21) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (4) in Umfangsrichtung mindestens zwei Sektoren (22, 23) mit unterschiedlicher magnetischer Polarisation aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der HALL-Sensor (3) in unmittelbarer Nähe und in Bezug auf die Drehachse (7) in radialem Abstand von dem Permanentmagneten (4) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckwandlerelement (2) eine BOURDON-Feder ist, vorzugsweise mit einem flachovalen, spitzovalen oder anderen, von der exakt runden Form abweichenden Querschnitt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Anzeigevorrichtung (5, 6) einen um eine Zeigerachse (18) drehbaren Zeiger (5) umfaßt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (8, 9) ein um die Drehachse (7) drehbares Drehelement (8) und ein dieses mit dem Druckwandlerelement (2) koppelndes Verbindungselement (9) umfaßt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (9) an einem Ende (9a) an dem Druckwandlerelement (2) und an einem anderen Ende (9b) an dem Drehelement (8) derart festlegbar ist, daß der in Bezug auf die Drehachse (7) wirksame Hebelarm des Verbindungselementes (9) einstellbar ist, insbesondere stufenlos einstellbar ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Verbindungselementes (9) einstellbar ist, vorzugsweise stufenlos einstellbar ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (9) zwischen seinen Enden (9a, 9b) eine verformbare Öse (9c) aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehelement (8) mindestens ein Segment (16) eines Zahnkranzes aufweist, der in ein an einer Zeigerachse (18) der mechanischen Anzeigeeinrichtung (5, 6) festgelegtes Zahnrad (19) eingreift.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis der Drehbewegungen Drehelement (8) Zeigerachse (18) zwischen 1 : 10 und 1 : 20 beträgt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU199728U1 (ru) * 2019-12-13 2020-09-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Индикатор разности давлений
RU204155U1 (ru) * 2021-02-04 2021-05-12 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Индикатор разности давлений

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3247716A (en) * 1962-03-09 1966-04-26 Holley Carburetor Co Pressure ratio indicator
DE8803483U1 (de) * 1988-03-15 1988-05-11 Haenni & Cie Mbh, 7000 Stuttgart, De
DE3928038A1 (de) * 1988-08-25 1990-03-01 Dwyer Instr Differenzdruckgeber
DE3740569C2 (de) * 1986-12-01 1997-07-17 Dwyer Instr Differenzdruckgeber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3247716A (en) * 1962-03-09 1966-04-26 Holley Carburetor Co Pressure ratio indicator
DE3740569C2 (de) * 1986-12-01 1997-07-17 Dwyer Instr Differenzdruckgeber
DE8803483U1 (de) * 1988-03-15 1988-05-11 Haenni & Cie Mbh, 7000 Stuttgart, De
DE3928038A1 (de) * 1988-08-25 1990-03-01 Dwyer Instr Differenzdruckgeber

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